應(yīng)用霍爾集成傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速電路設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　應(yīng)用霍爾集成傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文是基于51單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，其測(cè)量方法較多，隨著單片機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)的處理能力越來(lái)越強(qiáng)大，使得全數(shù)字量系統(tǒng)越來(lái)越普及，并且使轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理。</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用霍爾效應(yīng)對(duì)旋轉(zhuǎn)物體進(jìn)行檢測(cè)的轉(zhuǎn)速

2、測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用UGN3144霍爾傳感器把轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為電壓輸出，輸出電壓經(jīng)整形電路送入AT89C51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并用四位7段LED顯示器顯示測(cè)量結(jié)果。文中首先闡述了構(gòu)成該系統(tǒng)的原理、硬件的實(shí)現(xiàn)方法，在該系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量是首要任務(wù)，通過(guò)各種測(cè)量方法的對(duì)比下，該系統(tǒng)應(yīng)采用測(cè)頻法測(cè)量。其次，在軟件設(shè)計(jì)部分，此系統(tǒng)包含系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)接收和處理程序的設(shè)計(jì)、顯示程序的設(shè)計(jì)三個(gè)模塊。最終，給出各部分的原理框圖、電路圖及

3、轉(zhuǎn)速測(cè)量的程序流程圖，并編出其具體的程序。</p><p>　　總之，本課題完成了硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量，轉(zhuǎn)速計(jì)算、顯示功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的開(kāi)始/停止功能，完成了設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 單片機(jī), 轉(zhuǎn)速測(cè)量, 霍爾傳感器</p><p><b>　　目錄</b></p><p>

4、<b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義1</p><p>　　1.2 轉(zhuǎn)速測(cè)量在國(guó)內(nèi)外的研究1</p><p>　　2 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的總體方案2</p><p>　　2.1轉(zhuǎn)速測(cè)量的一般方法2</p><p>　　2.2 硬件設(shè)計(jì)總體方案4&l

5、t;/p><p>　　2.3 軟件設(shè)計(jì)思路5</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 轉(zhuǎn)速測(cè)量原理6</p><p>　　3.1.1 測(cè)頻法“M法6</p><p>　　3.1.2 測(cè)周期法“T法”7</p><p>　　3.1.3 測(cè)頻測(cè)周法“M/T法”7&

6、lt;/p><p>　　3.1.4 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)用的方法8</p><p>　　3.2 霍爾傳感器的簡(jiǎn)介9</p><p>　　3.2.1 霍爾效應(yīng)9</p><p>　　3.2.2 霍爾元件12</p><p>　　3.2.3 UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件13</p><p>　　3.

7、3 單片機(jī)及其接口的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.3.1 AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介15</p><p>　　3.3.2 復(fù)位電路18</p><p>　　3.3.3 時(shí)鐘電路19</p><p>　　3.3.4 顯示電路20</p><p>　　3.3.5 HD7279接口22</p>

8、<p>　　3.3.6 鍵盤(pán)電路25</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.1 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)思路及過(guò)程26</p><p>　　4.1.1 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路27</p><p>　　4.2 子程序設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.2.1 單片機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算程序27&

9、lt;/p><p>　　4.2.2 二-十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序28</p><p>　　4.2.3 顯示程序29</p><p>　　5 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速分析31</p><p>　　5.1 測(cè)速范圍31</p><p>　　5.2 測(cè)量誤差32</p><p><b>　　結(jié)論34

10、</b></p><p><b>　　致謝35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　附錄137</b></p><p><b>　　附錄238</b></p><p&

11、gt;<b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義</p><p>　　隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)提高，尤其是單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)以其功能強(qiáng)大，價(jià)格低廉的顯著特點(diǎn)，使全數(shù)字化測(cè)量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用。由于單片機(jī)在測(cè)量轉(zhuǎn)速方面具有體積小、性能強(qiáng)、成本低的特點(diǎn)，越來(lái)越受到企業(yè)用戶的青睞。轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，其測(cè)量方法較多，而模擬量

12、的采集和模擬處理一直是轉(zhuǎn)速測(cè)量的主要方法，這種測(cè)量方技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測(cè)量范圍和測(cè)量精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)測(cè)量得到普遍應(yīng)用，特別是單片機(jī)對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)大處理能力，使得全數(shù)字量系統(tǒng)越來(lái)越普及，其轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理。在測(cè)量范圍和測(cè)量精度方面都有極大的提高。</p><p>　　本課題以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的全數(shù)字化測(cè)量轉(zhuǎn)速

13、系統(tǒng)，在工業(yè)控制和民用電器中都有較高使用價(jià)值。一方面它可以應(yīng)用于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車(chē)床的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)和控制、水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測(cè)來(lái)進(jìn)行控制的許多場(chǎng)合，如車(chē)輛的里程表、車(chē)速表等。另一方面由于該轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，因而可以很方便的和工業(yè)控制機(jī)進(jìn)行連接，實(shí)行遠(yuǎn)程管理和控制，進(jìn)一步提高現(xiàn)代化水平。并且，幾乎不需做很大改變就能直接作為單獨(dú)的產(chǎn)品使用?？傊?，轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的研究是一件非常有意義的課題。</p>

14、<p>　　1.2 轉(zhuǎn)速測(cè)量在國(guó)內(nèi)外的研究</p><p>　　轉(zhuǎn)速是能源設(shè)備與動(dòng)力機(jī)械性能測(cè)試中的一個(gè)重要的特性參量，因?yàn)閯?dòng)力機(jī)械的許多特性參數(shù)是根據(jù)它們與轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系來(lái)確定的，例如壓縮機(jī)的排氣量、軸功率、內(nèi)燃機(jī)的輸出功率等等，而且動(dòng)力機(jī)械的振動(dòng)、管道氣流脈動(dòng)、各種工作零件的磨損狀態(tài)等都與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。</p><p>　　轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法很多，測(cè)量?jī)x表的型式也多種多樣，其

15、使用條件和測(cè)量精度也各不相同。根據(jù)轉(zhuǎn)速測(cè)量的工作方式可分為兩大類：接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表與非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表。前者在使用時(shí)必須與被測(cè)轉(zhuǎn)軸直接接觸，如離心式轉(zhuǎn)速表、磁性轉(zhuǎn)速表與測(cè)速發(fā)電機(jī)等；后者在使用時(shí)不需要與被測(cè)轉(zhuǎn)軸接觸,如光電式轉(zhuǎn)速表、電子數(shù)字式轉(zhuǎn)速表、閃光測(cè)速儀等。測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的傳統(tǒng)方法是使用光</p><p>　　電式轉(zhuǎn)速表測(cè)量。用這種方法測(cè)量時(shí),既要在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上粘貼光標(biāo)紙，又要求測(cè)量人員把轉(zhuǎn)速表與光標(biāo)

16、紙的距離控制在很近的范圍,測(cè)量十分不方便。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表已步入現(xiàn)代化、電子化的行列。過(guò)去曾經(jīng)使用過(guò)的接觸式測(cè)量?jī)x表, 如離心式轉(zhuǎn)速表、磁性轉(zhuǎn)速表、微型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速表及鐘表是定時(shí)轉(zhuǎn)速表，均已先后受到冷落；而利用已知頻率的閃光與被測(cè)軸轉(zhuǎn)速同步的方法來(lái)測(cè)速的閃光測(cè)速儀，雖屬非接觸式儀表，目前仍有應(yīng)用,但也退居次要地位。代之而起的是非接觸式的電子與數(shù)字化的測(cè)速儀表。這類轉(zhuǎn)速儀表大多具有體積小、重量輕、讀數(shù)準(zhǔn)確、使用方便等優(yōu)點(diǎn)

17、，容易實(shí)現(xiàn)電腦熒屏顯示和打印輸出，能夠連續(xù)的反映轉(zhuǎn)速變化，既能測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定情況下的平均轉(zhuǎn)速,也能夠用來(lái)在足夠小的時(shí)間間隔這一特定條件下測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。</p><p>　　2 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的總體方案</p><p>　　2.1轉(zhuǎn)速測(cè)量的一般方法</p><p>　　一般轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分構(gòu)成，轉(zhuǎn)速測(cè)量框圖如圖2.1所示。</p><

18、;p>　　圖2.1 轉(zhuǎn)速測(cè)量框圖</p><p><b>　　1．轉(zhuǎn)速信號(hào)拾取</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速信號(hào)拾取是整個(gè)系統(tǒng)的前端通道，目的是將外界的非電參量，通過(guò)一定方式轉(zhuǎn)換成電量，這一環(huán)節(jié)可以通過(guò)敏感元件、傳感器或測(cè)量?jī)x表等來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　方法如下：</b></p>&l

19、t;p>　　(1) 通過(guò)敏感元件拾取被測(cè)信號(hào)</p><p>　　敏感元件體積小，可以根據(jù)用戶及環(huán)境要求做成各矛頭形狀的探頭，它能將被測(cè)的物理量變換成電流、電壓，只要選擇合適的元件參數(shù)。如R、L、C設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路，便能完成這種對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種方法設(shè)計(jì)難度大，信號(hào)穩(wěn)定度差，在模擬處理系統(tǒng)中不宜采用。</p><p>　　(2) 通過(guò)傳感器拾取信號(hào)</p><p>

20、　　由專業(yè)人員將敏感元件和相應(yīng)的測(cè)量電路、傳遞機(jī)構(gòu)以適當(dāng)?shù)男问街瞥刹煌愋?、不同用處的傳感器，根?jù)原理輸出電量。該電量可以是模擬量或數(shù)字量，現(xiàn)代傳感器還可以輸出開(kāi)關(guān)量，用于數(shù)字邏輯電路。</p><p>　　(3) 通過(guò)測(cè)量?jī)x表拾取被測(cè)信號(hào)</p><p>　　目前有許多測(cè)量?jī)x表用于各種測(cè)量中，有大信號(hào)輸出、有BCD碼輸出等，但價(jià)格昂貴，專業(yè)性強(qiáng)，一般不適合通用系統(tǒng)。通用的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)大都

21、采用一種俗稱“碼盤(pán)”的傳感裝置，將圓形的碼盤(pán)固定在轉(zhuǎn)軸上，碼盤(pán)上有若干規(guī)則排列的小孔，用光電偶來(lái)輸出電信號(hào)，以反映轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)關(guān)系，即是將轉(zhuǎn)軸的速度以脈沖形式反映出來(lái)，通常有兩種形式：</p><p>　　(1) 模擬量量化后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，由數(shù)字量反映角度，供單片機(jī)計(jì)算處理，得出轉(zhuǎn)速。</p><p>　　(2) 直接由脈沖來(lái)反應(yīng)轉(zhuǎn)軸的角度，用每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖經(jīng)單片機(jī)處理得出轉(zhuǎn)速。</p&

22、gt;<p><b>　　2．整形和倍頻</b></p><p>　　前向通道中，從傳感器輸出的信號(hào)必須轉(zhuǎn)換成單片機(jī)輸入要求的信號(hào)，由于信號(hào)調(diào)節(jié)電路與傳感器的選擇，現(xiàn)場(chǎng)干擾程度等，都會(huì)影響信號(hào)的質(zhì)量。而脈沖信號(hào)的上升沿和下降沿對(duì)數(shù)字電路的觸發(fā)尤為重要，若要將轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)直接加到計(jì)數(shù)器或外部中斷的輸入端，并利用其上升沿來(lái)觸發(fā)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則必須要求輸入的信號(hào)有陡峭的上升沿或下降沿。處

23、理方法上可以用觸發(fā)器電路來(lái)整形；而倍頻電路主要用于解決低轉(zhuǎn)速時(shí)測(cè)量精度問(wèn)題及碼盤(pán)的刻度誤差而造成的精度下降問(wèn)題。方法是在每轉(zhuǎn)中增加脈沖的個(gè)數(shù)(碼盤(pán)的線程數(shù))來(lái)提高精度。但在高轉(zhuǎn)速時(shí)，由于脈沖個(gè)數(shù)的增加，限制了最高轉(zhuǎn)速測(cè)量量程，這個(gè)問(wèn)題可用單片機(jī)控制來(lái)動(dòng)態(tài)處理解決，兼顧高低轉(zhuǎn)速的測(cè)量精度。</p><p><b>　　3．單片機(jī)</b></p><p>　　單片機(jī)[1]

24、是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的主要部分，擔(dān)負(fù)對(duì)前端脈沖信號(hào)的處理、計(jì)算、以及信號(hào)的同步，計(jì)時(shí)等任務(wù)，其次，將測(cè)量的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后，將得到的轉(zhuǎn)速值傳送到顯示接口中，用數(shù)碼管顯示數(shù)值。在本系統(tǒng)中考慮到計(jì)數(shù)的范圍、使用的定時(shí)，計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù)及I/O口線，預(yù)選用89C51單片機(jī)。具體工作情況在后討論。</p><p><b>　　4．驅(qū)動(dòng)和顯示</b></p><p>　　由于LED數(shù)碼管具有

25、亮度高、可靠性好等特點(diǎn)，工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中常用LED數(shù)碼管作為顯示輸出。本系統(tǒng)也采用數(shù)碼管作顯示。</p><p>　　LED顯示器是用發(fā)光二極管顯示字段的，通常使用七段構(gòu)成“日”字型和一只發(fā)光二極管作為小數(shù)點(diǎn)，稱八段數(shù)碼顯示器。其有兩種驅(qū)動(dòng)方式，共陰驅(qū)動(dòng)和共陽(yáng)驅(qū)動(dòng)，共陰驅(qū)動(dòng)是各段發(fā)光二極管的陰極連在一起，并將公共端接地，在共陽(yáng)結(jié)構(gòu)中，將各段發(fā)光二極管陽(yáng)極連在一起，并將公共端接上+5V電源，顯示字符對(duì)應(yīng)字型代碼發(fā)光。

26、</p><p>　　2.2 硬件設(shè)計(jì)總體方案</p><p>　　硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。</p><p>　　轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，早期模擬量的模擬處理一直是作為轉(zhuǎn)速測(cè)量的主要方法，這種測(cè)量方法在測(cè)量范圍和測(cè)量精度上，已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求。而

27、隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)得到普遍應(yīng)用，利用單片機(jī)對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)大處理能力，應(yīng)用全數(shù)字化的結(jié)構(gòu)，使數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)的越來(lái)越普及,在測(cè)量范圍和測(cè)量精度方面都有極大的提高。</p><p>　　在本轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)由霍爾傳感器、單片機(jī)和顯示器、鍵盤(pán)電路等組成。傳感器部分采用UGN3144霍爾傳感器，負(fù)責(zé)將被測(cè)量量的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)[2]。 因?yàn)椴捎玫氖羌苫魻栭_(kāi)關(guān)元件，輸出的是數(shù)字信號(hào)，可以直

28、接把脈沖信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。單片機(jī)采用AT89C51，顯示器采用4個(gè)7段LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，其系統(tǒng)框圖如2.2所示。其中整個(gè)系統(tǒng)的電源采用雙電源供電，將繼電器驅(qū)動(dòng)電源與單片機(jī)及其周邊電路電源完全隔離，利用光電耦合器傳輸信號(hào)。這樣做法雖然不如單電源方便靈活，但可將繼電器工作所造成的干擾完全消除，進(jìn)一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。</p><p>　　圖2.2 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的總體框圖</p><p>

29、;　　2.3 軟件設(shè)計(jì)思路</p><p>　　軟件需要解決的是定時(shí)器0的記數(shù)和外部中斷0的設(shè)定、由于測(cè)量的轉(zhuǎn)速范圍大，所以低速和高速都要考慮在內(nèi)，關(guān)鍵在于一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)程序的實(shí)現(xiàn)。顯示部分、需要有一個(gè)二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)化程序，以及轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD 的程序后、才能進(jìn)行調(diào)用查表程序送到顯示。</p><p>　　軟件工作流程：霍爾傳感器利用磁電效應(yīng)產(chǎn)生一周期脈沖向單片機(jī)的外部中斷0（P

30、3.2）口發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)，定時(shí)器工作在內(nèi)部定時(shí)，TH0、TL0設(shè)定初值為0，作為除數(shù)的低兩字節(jié)，利用軟件記數(shù)器、定時(shí)器0中斷的次數(shù)作為除數(shù)高字節(jié)。中斷完畢讀取內(nèi)部記數(shù)值作為除數(shù)，調(diào)用除法程序計(jì)算轉(zhuǎn)速，再對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行一系列變換后調(diào)用查表顯示程序，顯示在LED上。</p><p>　　轉(zhuǎn)速部分軟件設(shè)計(jì)思路： AT89C51單片機(jī)的P3.2口接收傳感器的信號(hào)。主要編寫(xiě)一個(gè)外部中斷服務(wù)程序INT0，讀取記數(shù)值的三個(gè)字

31、節(jié)，并再次清0記數(shù)初值以便下次的記數(shù)和計(jì)算。調(diào)用兩字節(jié)二進(jìn)制-三字節(jié)十進(jìn)制（BCD）轉(zhuǎn)換子程序BCD，再調(diào)用十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD程序、最后調(diào)用查表程序送顯示。軟件的具體設(shè)計(jì)我們將在下面的章節(jié)中作詳細(xì)介紹。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 轉(zhuǎn)速測(cè)量原理</p><p>　　3.1.1 測(cè)頻法“

32、M法</p><p>　　在一定測(cè)量時(shí)間T內(nèi)，測(cè)量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈沖數(shù)m1來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速，如圖3.1“M”法測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖[3]所示，設(shè)在時(shí)間T內(nèi)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù)為Xτ，則轉(zhuǎn)速n可由下式表示：</p><p>　　n= (3-1)</p><p>　　轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù)Xτ可用下式所示m1&l

33、t;/p><p>　　X (3-2)</p><p>　　圖3.1 “M”法測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖</p><p>　　將（3-2）式代入（3-1）式得</p><p>　　轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式為： </p><p>　　n=

34、 （3-3） </p><p>　　P-為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)；</p><p>　　n-轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；</p><p>　　T-定時(shí)時(shí)間單位：（秒）。</p><p>　　在該方法中，測(cè)量精度是由于定時(shí)時(shí)間T和脈沖不能保證嚴(yán)格同步，以及在T內(nèi)能否正好測(cè)量外部脈沖的完整

35、的周期，可能產(chǎn)生的1個(gè)脈沖的量化誤差。因此，為了提高測(cè)量精度，T要有足夠長(zhǎng)的時(shí)間。定時(shí)時(shí)間可根據(jù)測(cè)量對(duì)象情況預(yù)先設(shè)置。設(shè)置的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可以提高精度，但在轉(zhuǎn)速較快的情況下，所計(jì)的脈沖數(shù)增大（碼盤(pán)孔數(shù)已定情況下），限制了轉(zhuǎn)速測(cè)量的量程。而設(shè)置的時(shí)間過(guò)短，測(cè)量精度會(huì)受到一定的影響。</p><p>　　3.1.2 測(cè)周期法“T法”</p><p>　　轉(zhuǎn)速可以用兩脈沖產(chǎn)生的間隔寬度TP來(lái)決定。用

36、以采集數(shù)據(jù)的碼盤(pán)，可以是單孔或多孔，對(duì)于單孔碼盤(pán)測(cè)量?jī)纱蚊}沖間的時(shí)間，就可測(cè)出轉(zhuǎn)述數(shù)據(jù)，TP也可以用時(shí)鐘脈沖數(shù)來(lái)表示。對(duì)于多孔碼盤(pán)，其測(cè)量的時(shí)間只是每轉(zhuǎn)的1/N，N為碼盤(pán)孔數(shù)。如圖3.2“T”法脈寬測(cè)量所示。TP通過(guò)定時(shí)器測(cè)得。定時(shí)器對(duì)時(shí)基脈沖(頻率為fc)進(jìn)行計(jì)數(shù)定時(shí)，在TP內(nèi)計(jì)數(shù)值若為m2，則計(jì)算公式為： </p><p>　　n=

37、（3-4）</p><p>　　即： </p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　fc-為硬件產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖頻率：?jiǎn)挝唬℉z）；</p><p>　　n-轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；</p><p><b>　　m2-時(shí)基脈

38、沖。</b></p><p>　　圖3.2 “T”法脈寬測(cè)量</p><p>　　由 “T”法脈寬測(cè)量可知“T”法測(cè)量精度的誤差主要有兩個(gè)方面，一是兩脈沖的上升沿觸發(fā)時(shí)間不一致而產(chǎn)生的；二是計(jì)數(shù)和定時(shí)起始和關(guān)閉不一致而產(chǎn)生的。因此要求脈沖的上升沿（或下降沿）陡峭和計(jì)數(shù)和定時(shí)嚴(yán)格同步。測(cè)周法在低轉(zhuǎn)速時(shí)精度較高，但隨著轉(zhuǎn)速的增加，精度變差，有小于一個(gè)脈沖的誤差存在。</p&g

39、t;<p>　　3.1.3 測(cè)頻測(cè)周法“M/T法”</p><p>　　所謂測(cè)頻測(cè)周法，即是綜合了“T”法和“M”法分別對(duì)高、低轉(zhuǎn)速具有的不同精度，利用各自的優(yōu)點(diǎn)而產(chǎn)生的方法，精度位于兩者之間，如圖3.3“M/T”法定時(shí)/計(jì)數(shù)測(cè)量所示。</p><p>　　“M/T”法采用三個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，同時(shí)對(duì)輸入脈沖、高頻脈沖（由振蕩器產(chǎn)生）、及預(yù)設(shè)的定時(shí)時(shí)間進(jìn)行定時(shí)和計(jì)數(shù)，m1反映轉(zhuǎn)角

40、，m2反映測(cè)速的準(zhǔn)確時(shí)間，通過(guò)計(jì)算可得轉(zhuǎn)速值n。該法在高速及低速時(shí)都具有相對(duì)較高的精度。測(cè)速時(shí)間Td由脈沖發(fā)生器脈沖來(lái)同步，即Td等于m1個(gè)脈沖周期。由圖可見(jiàn)，從a點(diǎn)開(kāi)始，計(jì)數(shù)器對(duì)m1和m2計(jì)數(shù)，到達(dá)b點(diǎn)，預(yù)定的測(cè)速時(shí)間時(shí)，單片機(jī)發(fā)出停止計(jì)數(shù)的指令，因?yàn)門(mén)c不一定正好等于整數(shù)個(gè)脈沖發(fā)生器脈沖周期，所以，計(jì)數(shù)器仍對(duì)高頻脈沖繼續(xù)計(jì)數(shù)，到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，脈沖發(fā)生器脈沖的上升沿使計(jì)數(shù)器停止，這樣，m2就代表了m1個(gè)脈沖周期的時(shí)間。</p>

41、<p>　　“M/T”法綜合了“T”和“M”兩種方法，轉(zhuǎn)速計(jì)算如下：</p><p>　　設(shè)高頻脈沖的頻率為fc，脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)發(fā)出P個(gè)脈沖，由式（3-2）和（3-5）可得M/T法轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：</p><p><b>　　(3-6)</b></p><p>　　n-轉(zhuǎn)速值。單位：（轉(zhuǎn)/分）；</p><p&

42、gt;　　fc-晶體震蕩頻率：?jiǎn)挝唬℉z）；</p><p>　　m1-輸入脈沖數(shù)，反映轉(zhuǎn)角；</p><p><b>　　m2-時(shí)基脈沖數(shù)。</b></p><p>　　圖3.3 “M/T”法定時(shí)/計(jì)數(shù)測(cè)量</p><p>　　3.1.4 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)用的方法</p><p>　　通過(guò)上面的

43、分析可知，M法適合于高速測(cè)量，當(dāng)轉(zhuǎn)速越低，產(chǎn)生的誤差會(huì)越大。T法適合于低速測(cè)量，轉(zhuǎn)速增高，誤差增大。M/T這種轉(zhuǎn)速測(cè)量方法的相對(duì)誤差與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān)，只與晶體振蕩產(chǎn)生的脈沖有關(guān)，故可適合各種轉(zhuǎn)速下的測(cè)量。保證其測(cè)量精度的途徑是增大定時(shí)時(shí)間T，或提高時(shí)基脈沖的頻率fc。因此，在實(shí)際操作時(shí)往往采用一種稱變M/T的測(cè)量方法，即所謂變M/T法，在M/T法的基礎(chǔ)上，讓測(cè)量時(shí)間Tc始終等于轉(zhuǎn)速輸入脈沖信號(hào)的周期之和。并根據(jù)第一次的所測(cè)轉(zhuǎn)速及時(shí)調(diào)整預(yù)測(cè)時(shí)

44、間Tc，兼顧高低轉(zhuǎn)速時(shí)的測(cè)量精度?；贛法測(cè)量速度，電路和程序均較為簡(jiǎn)單，且可以在一定的條件下滿足精度的要求，所以本設(shè)計(jì)中采用M法進(jìn)行測(cè)量。</p><p>　　3.2 霍爾傳感器的簡(jiǎn)介</p><p>　　3.2.1 霍爾效應(yīng)</p><p><b>　　1. 簡(jiǎn)介</b></p><p>　　霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種

45、，這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，1855-1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。流體中的霍爾效應(yīng)是研究“磁流體發(fā)電”的理論基礎(chǔ)。

46、</p><p><b>　　2．霍爾效應(yīng)</b></p><p>　　將一塊半導(dǎo)體或?qū)w材料，沿Z方向加以磁場(chǎng)B，沿X方向通以工作電流I， </p><p>　　則在Y方向產(chǎn)生出電動(dòng)勢(shì)VH，如圖3.4所示，這現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。VH稱為霍爾電壓。</p><p>　　(a)

47、 (b)</p><p>　　圖3.4 霍爾效應(yīng)原理圖</p><p>　　實(shí)驗(yàn)表明，在磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電位差VH與電流強(qiáng)度I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，與板的厚度d成反比，即</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　或

48、 (3-8)</p><p>　　式（3-7）中RH稱為霍爾系數(shù)，式（3-8）中KH稱為霍爾元件的靈敏度，單位為mv / (mA·T)。產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的原因是形成電流的作定向運(yùn)動(dòng)的帶電粒子即載流子（N型半導(dǎo)體中的載流子是帶負(fù)電荷的電子，P型半導(dǎo)體中的載流子是帶正電荷的空穴）在磁場(chǎng)中所受到的洛侖茲力作用而產(chǎn)生的。</p><p>　　如圖3.4（

49、a）所示，一塊長(zhǎng)為l、寬為b、厚為d的N型單晶薄片，置于沿Z軸方向的磁B中，在X軸方向通以電流I，則其中的載流子——電子所受到的洛侖茲力為</p><p><b>　　(3-9)</b></p><p>　　式中為電子的漂移運(yùn)動(dòng)速度，其方向沿X軸的負(fù)方向。e為電子的電荷量。指向Y軸的負(fù)方向。自由電子受力偏轉(zhuǎn)的結(jié)果，向A側(cè)面積聚，同時(shí)在B側(cè)面上出現(xiàn)同數(shù)量的正電荷，在兩側(cè)

50、面間形成一個(gè)沿Y軸負(fù)方向上的橫向電場(chǎng)（即霍爾電場(chǎng)），使運(yùn)動(dòng)電子受到一個(gè)沿Y軸正方向的電場(chǎng)力，A、B面之間的電位差為（即霍爾電壓），則 </p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　將阻礙電荷的積聚，最后達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)有</p><p>　　即 </p><

51、p>　　得 (3-11)</p><p>　　此時(shí)B端電位高于A端電位。</p><p>　　若N型單晶中的電子濃度為n，則流過(guò)樣片橫截面的電流</p><p><b>　　I=nebdV</b></p><p>　　得

52、 (3-12)</p><p>　　將(3.12)式代入(3.11)式得 </p><p><b>　　(3-13)</b></p><p>　　式中稱為

53、霍爾系數(shù)，它表示材料產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的本領(lǐng)大??；稱為霍爾元件的靈敏度，一般地說(shuō)，KH愈大愈好，以便獲得較大的霍爾電壓VH。因KH和載流子濃度n成反比，而半導(dǎo)體的載流子濃度遠(yuǎn)比金屬的載流子濃度小，所以采用半導(dǎo)體材料作霍爾元件靈敏度較高。又因KH和樣品厚度d成反比，所以霍爾片都切得很薄，一般d≈0.2mm。</p><p>　　上面討論的是N型半導(dǎo)體樣品產(chǎn)生的霍爾效應(yīng)，B側(cè)面電位比A側(cè)面高；對(duì)于P型半導(dǎo)體樣品，由于形成電

54、流的載流子是帶正電荷的空穴，與N型半導(dǎo)體的情況相反，A側(cè)面積累正電荷，B側(cè)面積累負(fù)電荷，如圖3-4（b）所示，此時(shí)，A側(cè)面電位比B側(cè)面高。由此可知，根據(jù)A、B兩端電位的高低，就可以判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型是P型還是N型。</p><p>　　由（3-13）式可知，如果霍爾元件的靈敏度RH已知，測(cè)得了控制電流I和產(chǎn)生的霍爾電壓VH，則可測(cè)定霍爾元件所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：</p><p>　　

55、高斯計(jì)就是利用霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度B值的儀器。它是選定霍爾元件，即KH已確定，保持控制電流I不變，則霍爾電壓VH與被測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比。如按照霍爾電壓的大小，預(yù)先在儀器面板上標(biāo)定出高斯刻度，則使用時(shí) 由指針示值就可直接讀出磁感應(yīng)強(qiáng)度B值。</p><p><b>　　由（3-13）式知</b></p><p>　　因此將待測(cè)的厚度為d的半導(dǎo)體樣品，放在均

56、勻磁場(chǎng)中，通以控制電流I，測(cè)出霍爾電壓VH，再用高斯計(jì)測(cè)出磁感應(yīng)強(qiáng)度B值，就可測(cè)定樣品的霍爾系數(shù)RH。又因（或），故可以通過(guò)測(cè)定霍爾系數(shù)來(lái)確定半導(dǎo)體材料的載流子濃度n（或p）（n和p分別為電子濃度和空穴濃度）。</p><p>　　嚴(yán)格地說(shuō)，在半導(dǎo)體中載流子的漂移運(yùn)動(dòng)速度并不完全相同，考慮到載流子速度的統(tǒng)計(jì)分布，并認(rèn)為多數(shù)載流子的濃度與遷移率之積遠(yuǎn)大于少數(shù)載流子的濃度與遷移率之積，可得半導(dǎo)體霍爾系數(shù)的公式中還應(yīng)引

57、入一個(gè)霍爾因子rH，即</p><p>　　普通物理實(shí)驗(yàn)中常用N型Si、N型Ge、InSb和InAs等半導(dǎo)體材料的霍爾元件在室溫下測(cè)量，霍爾因子，所以：</p><p><b>　　式中，庫(kù)侖</b></p><p>　　3.2.2 霍爾元件</p><p>　　霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)[4]的磁傳感器，已發(fā)展成一個(gè)

58、品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛應(yīng)用?；魻栐且环N磁傳感器。要他們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可以在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。</p><p>　　霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，他們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、水汽及煙霧等污染或腐蝕。</p><p>　　霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開(kāi)關(guān)器件

59、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回調(diào)、位置重復(fù)精度高（可達(dá)um級(jí)）。采用了各種補(bǔ)償措施的霍爾器件的工作溫度范圍廣，可達(dá)55-150度。</p><p>　　按照霍爾器件的功能可將他們分為：霍爾線性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。</p><p>　　按被檢測(cè)的對(duì)象的性質(zhì)可將它們分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測(cè)出被測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)被檢測(cè)

60、對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)作為被檢測(cè)信息的載體，通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。</p><p>　　集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測(cè)量線路集成在一起的一種傳感器。它取消了傳感器和測(cè)量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。集成霍爾傳感器與分立相比，由于減少

61、了焊點(diǎn)，因此顯著地提高了可靠性。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，正越來(lái)越愛(ài)到眾的重視。</p><p>　　集成霍爾傳感器的輸出是經(jīng)過(guò)處理的霍爾輸出信號(hào)。按照輸出信號(hào)的形式，可以分為開(kāi)關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種類型。</p><p>　　開(kāi)關(guān)型集成霍爾傳感器是把霍爾元件的輸出經(jīng)過(guò)處理后輸出一個(gè)高電平或低電平的數(shù)字信號(hào)。霍爾開(kāi)關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片

62、、差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成。</p><p>　　3.2.3 UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件</p><p>　　1．UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件的工作原理</p><p>　　UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件屬于開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器（集成霍爾開(kāi)關(guān)），它是把霍爾片產(chǎn)生的霍爾電壓VH放大后驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路，輸出電壓是能反映B的變化的方脈沖。集成霍爾開(kāi)關(guān)由穩(wěn)壓器、霍爾電勢(shì)發(fā)生器

63、（即硅霍爾片）、差分放大器、施密特觸發(fā)器和OC門(mén)輸出五個(gè)基本部分組成。在輸入端（1、2之間）輸入電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾發(fā)生器的兩電流端。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處于磁場(chǎng)中時(shí)，霍爾發(fā)生器的兩電壓端將會(huì)有一個(gè)霍爾電勢(shì)差VH 輸出。VH 經(jīng)放大器放大以后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門(mén)輸出。</p><p>　　圖3.5 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的原理</p><p>　　當(dāng)

64、外磁場(chǎng)B達(dá)到“工作點(diǎn)”Bop時(shí)，觸發(fā)器輸出高電平（相對(duì)于地電位），三極管導(dǎo)通，此時(shí)，OC門(mén)輸出端輸出低電平，通常稱這種狀態(tài)為“開(kāi)”；當(dāng)外磁場(chǎng)B達(dá)到“釋放點(diǎn)”Brp時(shí)，觸發(fā)器輸出低電平，三極管截止，OC門(mén)輸出高電平，這時(shí)稱其為“關(guān)”狀態(tài)。Bop與Brp是有一定差值的，此差值BH=Bop-Brp稱為霍爾開(kāi)關(guān)的磁滯。B的變化不超過(guò)BH，霍爾開(kāi)關(guān)不翻轉(zhuǎn)，這就使得開(kāi)關(guān)輸出穩(wěn)定可靠。集成霍爾開(kāi)關(guān)傳感器的輸出特性如圖</p><p

65、><b>　　(3.6)。</b></p><p>　　圖3.6 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的輸出特性</p><p>　　2. UGN3144主要技術(shù)性能與特點(diǎn)</p><p>　　Allegro MicroSystems 公司生產(chǎn)的UGN 3144 器件是雙極性磁場(chǎng)即N,S交變場(chǎng)磁啟動(dòng)的霍爾開(kāi)關(guān)電路，它的主要性能特點(diǎn)如下：</p>

66、<p>　?。?）電源電壓為4.5—24V；</p><p>　?。?）連續(xù)輸出電流為25MA;</p><p>　?。?）磁通密度不受限制，輸出關(guān)斷電壓為25V；</p><p>　?。?）具有反向電壓保護(hù)（反向電壓為35V）和極好的溫度穩(wěn)定性；</p><p>　?。?）工作溫度為-20到85攝氏度或者是-40到25℃。<

67、;/p><p>　　3. UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件的引腳功能和封裝形式</p><p>　　UGN3144 采用SOT89或者TO-243封裝。其中，引腳端1為電源正端，引腳端2為接地，引腳端3為輸出（OC形式）。</p><p>　　圖3.7 UGN3144的封裝結(jié)構(gòu)</p><p>　　4．UGN3144 霍爾開(kāi)關(guān)元件在測(cè)量系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)&

68、lt;/p><p>　　UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件芯片內(nèi)部包含有穩(wěn)壓電路，霍爾效應(yīng)電壓產(chǎn)生電路，信號(hào)放大器，施密特觸發(fā)器和一個(gè)集電極開(kāi)路輸出電路。集電極開(kāi)路輸出電路可連續(xù)輸出25MA電流，可直接控制繼電器，雙向可控硅，可控硅，LED和燈負(fù)載。其具有輸出自舉電路，也可直接與雙極型和MOS邏輯電路連接。</p><p>　　轉(zhuǎn)速測(cè)量是開(kāi)關(guān)型霍爾元件的典型應(yīng)用，UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件感應(yīng)被測(cè)量量

69、的轉(zhuǎn)速，當(dāng)被測(cè)量量每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，霍爾傳感器便輸出一個(gè)脈沖，因?yàn)樵撈骷榧姌O開(kāi)路輸出，故輸出端加接一上拉電阻，其電壓電壓范圍寬達(dá)4.5 V到24 V，對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度B要求不嚴(yán)，其輸出電壓經(jīng)9012后可提高其負(fù)載能力。其具體電路圖如3.8所示：</p><p>　　圖3.8 UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件與單片機(jī)的連接電路</p><p>　　3.3 單片機(jī)及其接口的設(shè)計(jì)</p>&l

70、t;p>　　3.3.1 AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介</p><p>　　單片機(jī)我們采用AT89C51(其引腳圖如圖3-9)，相較于INTEL公司的8051它本身帶有一定的優(yōu)點(diǎn)。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存貯器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用A

71、TMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)[5]提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　圖3-9 AT89C51引腳圖</p><p><b>　　主要特性：</b><

72、/p><p>　　·與MCS-51 兼容</p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)</p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p>　　·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p>

73、<p>　　·128*8位內(nèi)部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　·5個(gè)中斷源 </b></p><p><b>　　·可編程串行通道</b>&l

74、t;/p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p><b>　　管腳說(shuō)明：</b></p><p>　　1.VCC：供電電壓；</p><p><b>　　2.GND：接地；</b></p>

75、<p>　　3.P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　4.P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接

76、收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　5.P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電

77、流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　6.P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后

78、，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表3.1所示：</p><p>　　7.RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　8.ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)

79、，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。</p><p>　　表3.1 P3口的第二功能</p><p>

80、　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。

81、 10./EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　11.XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 12.XTAL2：來(lái)自反向振蕩器

82、的輸出。</p><p>　　3.3.2 復(fù)位電路</p><p>　　計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。</p><p>　　MCS-51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，它是史密特觸發(fā)輸入(對(duì)于CHMOS單片機(jī)，RST引腳的內(nèi)部有一個(gè)拉低電阻)，當(dāng)振蕩器起振后該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期(即2

83、4個(gè)時(shí)鐘周期)以上的高電平，使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，MCS-51保持復(fù)位狀態(tài)。此時(shí)ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3口都輸出高電平。RST變?yōu)榈碗娖胶?，退出?fù)位，CPU從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。單片機(jī)采用的復(fù)位方式是采用芯片TCM812進(jìn)行復(fù)位。 TCM812是高性價(jià)比的系統(tǒng)監(jiān)控電路，用于對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的電源電壓VDD 進(jìn)行監(jiān)控，并在必要時(shí)向主處理器提供復(fù)位信號(hào)。提供的手動(dòng)復(fù)位輸入可以替代復(fù)位監(jiān)控器，適合使用按鍵來(lái)復(fù)位。無(wú)

84、需外部元件。該器件由SOT-143方式 封裝，工作溫度范圍為-40℃ 至+85℃。其引腳如下：</p><p>　　圖3.10 TCM812芯片的引腳圖</p><p>　　TCM812芯片的引腳功能：</p><p><b>　　（1）GND 地</b></p><p>　?。?）RESET 當(dāng)VDD 低于復(fù)位電壓門(mén)限

85、值和VDD恢復(fù)上升到高于復(fù)位電壓門(mén)限值之后的140 ms（最小值）內(nèi)，RESET推挽輸出保持高電平。 （3）MR 手動(dòng)復(fù)位輸入，當(dāng)MR 低于VIL 時(shí)產(chǎn)生復(fù)位。 （4）VDD 電源電壓</p><p>　　由于TCM812芯片的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中采用該芯片進(jìn)行復(fù)位，其電路圖如下：</p><p>　　圖3.11 復(fù)位電路</p><p>　　3.3.3

86、時(shí)鐘電路</p><p>　　時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。MCS-51單片機(jī)允許的時(shí)鐘頻率是因型號(hào)而異的典型值為12MHZ 。MCS-51內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器， XTAL1、XTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時(shí)反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。電路中的電容C1和C2典型值通常選擇為30pf左右。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器

87、的頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶振的振蕩頻率的范圍通常是在1.2MHZ-12MHZ之間。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。但反過(guò)來(lái)運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求就高，對(duì)印制電路板的工藝要求也高，即要求線簡(jiǎn)的寄生電容要??；晶振和電容應(yīng) 盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定，可靠地工作。綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用30pf的電容，因?yàn)榫д竦念l率無(wú)法精確達(dá)到12MHZ，所以一

88、般情況采用11.0592MHZ,其電路圖如下所示：</p><p>　　圖3.12 AT89C51的時(shí)鐘電路</p><p>　　3.3.4 顯示電路</p><p>　　顯示電路采用LED數(shù)碼管顯示，LED（Light-Emitting Diode）是一種外加電壓從而渡過(guò)電流并發(fā)出可見(jiàn)光的器件。LED是屬于電流控制器件，使用時(shí)必須加限流電阻。LED有單個(gè)LED和八

89、段LED之分，也有共陰和共陽(yáng)兩種。</p><p>　　1． LED顯示器的結(jié)構(gòu)及其工作原理</p><p>　　常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖3.13所示。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。1位顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管a~g控制七個(gè)筆畫(huà)（段）的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫(huà)式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開(kāi)

90、頭有些失真，但控制簡(jiǎn)單，使用方便。如圖3.13所示，為七段數(shù)碼管的管腳圖。</p><p>　　圖3.13 七段發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　LED數(shù)碼管通過(guò)點(diǎn)亮特定的字段來(lái)顯示數(shù)字或符號(hào)。共陰與共陽(yáng)七段LED數(shù)碼管的顯示字符與對(duì)應(yīng)的顯示段碼如下表所示，共陽(yáng)七段數(shù)碼管的段碼剛好是共陰七段數(shù)碼管段碼的反碼。</p><p>　　表3.2 共陰極七段LED數(shù)碼管

91、和共陽(yáng)極七段LED數(shù)碼管的顯示段碼表</p><p>　　LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。</p><p><b>　　A．靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由

92、一個(gè)單片機(jī)的I/O口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)位器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O埠多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89C51單片機(jī)可用的I/O口才32個(gè)呢。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。</p><p><b>　　B．動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)</b></p>&l

93、t;p>　　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,. "的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控

94、制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。</p><p>　　2．LED顯示器接口電路的具體設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)的LED顯示接口設(shè)計(jì)可采用多種方案。按照顯示方式分為靜態(tài)顯示接口電路和動(dòng)態(tài)顯示接口電路。從與單片機(jī)的接口方式來(lái)分可分為并行接口方式和串行接口方式。在設(shè)計(jì)LED顯示接口電路時(shí)，既可采用通用集成芯片，也可采用專用的集成顯示接口芯片。在本設(shè)計(jì)考慮了綜合因素，一般

95、采用動(dòng)態(tài)顯示方式，采用了HD7279驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管，在接下來(lái)的小節(jié)中將具體介紹其功能。因?yàn)?#160; HD7279A是一款具有簡(jiǎn)單SPI串行接口的器件，可直接驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管，所以我們采用了共陰極數(shù)碼管。為了使LED數(shù)碼管的正常工作，都采用一定的驅(qū)動(dòng)電壓，所以在顯示電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)該加上限流電阻，具體的電路圖將在下節(jié)一起介紹。</p><p>　　3.3.5 HD7279接口</

96、p><p><b>　　1．引腳介紹</b></p><p>　　HD7279A是一款具有簡(jiǎn)單SPI串行接口[6]的器件，可直接驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管(或64個(gè)獨(dú)立的LED)，管理多達(dá)64鍵鍵盤(pán)，單片即可完成LED顯示和鍵盤(pán)接口的全部功能，大大簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，占用單片機(jī)資源極少(最少2線)，完全免調(diào)試，外圍電路更簡(jiǎn)單。HD7279A內(nèi)部含有譯碼器可直接接收BCD碼或16進(jìn)制碼

97、，也可不譯碼，并同時(shí)具有兩種譯碼方式。此外，該器件還具有多種控制指令，諸如消隱，閃爍，左移，右移和段尋址等，顯示控制方式靈活，其段尋址能力可用于獨(dú)立的LED顯示或信息指示燈控制。圖3.14為HD729A的引腳配置，其各引腳功能描述如表3-3所列。HD7279A具有片選信號(hào)，可方便實(shí)現(xiàn)高于8位的顯示或高于64鍵的鍵盤(pán)接口，采用多片級(jí)聯(lián)，對(duì)片選信號(hào)進(jìn)行譯碼即可實(shí)現(xiàn)。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)中只有一片HD7279A時(shí)，片選端CS可直接接地。</p&g

98、t;<p>　　圖3.14 HD7279引腳配置</p><p>　　表3.3 HD7279引腳功能介紹</p><p>　　2．HD7279A的工作原理  HD7279A最顯著的優(yōu)點(diǎn)是與單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單，最多只需5條連接線，分別是復(fù)位端RESET，片選輸入端CS，同步時(shí)鐘輸入端CLK，數(shù)據(jù)輸入輸出端DATA和按鍵有效輸出端KEY。在一般應(yīng)用系統(tǒng)中，RESE

99、T可直接接電源，當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)中只有一片HD7279A器件時(shí)，CS也可以直接接地，此時(shí)只需占用3條單片機(jī)的I／O端口線，如果應(yīng)用系統(tǒng)中沒(méi)有鍵盤(pán)，僅具有顯示功能，或者即使有鍵盤(pán)，但單片機(jī)軟件任務(wù)不復(fù)雜，均可不接KEY線，使用定時(shí)讀取鍵盤(pán)鍵值代碼的方法，則此時(shí)只需占用2條單片機(jī)的I/0端口線。</p><p>　　3．HD7279A接口的具體設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)HD7279A的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)

100、，我們選擇該器件來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，其具體電路如下圖所示：</p><p>　　圖3.15 HD7279驅(qū)動(dòng)顯示器的具體電路</p><p>　　3.3.6 鍵盤(pán)電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)使用的鍵盤(pán)主要為完成一個(gè)功能—轉(zhuǎn)速測(cè)量的啟動(dòng)/停止；我們將開(kāi)關(guān)直接與AT89C51單片機(jī)的P1.1接口相連，通過(guò)讀I/O口，判定各I/O線的電平狀態(tài)，即可識(shí)別出按下的

101、按鍵。操作員通過(guò)鍵盤(pán)可以輸入數(shù)據(jù)或指令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通信。我們采用了獨(dú)立式鍵盤(pán)電路，按鍵均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開(kāi)時(shí)，個(gè)I/O口有確定的高電平，同時(shí)，還備用兩個(gè)按鍵方便擴(kuò)展，其具體電路如下所示：</p><p>　　圖3-16 鍵盤(pán)電路</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 單片機(jī)轉(zhuǎn)速

102、程序設(shè)計(jì)思路及過(guò)程</p><p>　　單片機(jī)測(cè)量轉(zhuǎn)速可以分為若干模塊，然后在主程序中調(diào)用各個(gè)模塊，流程圖如下圖所示。</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　4.1.1 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路</p><p>　　計(jì)算轉(zhuǎn)速公式：n=60/NTc (r/min)</p><p>　　其中，N是內(nèi)部定

103、時(shí)器的計(jì)數(shù)值，為三字節(jié)，分別由TH0，TL0，VTT構(gòu)成；Tc為時(shí)基，由于采用11.0592M的晶振，所以Tc不在是1um，而是12M/11.0592M</p><p>　　約為1.08um,帶入上面公式,即可得到轉(zhuǎn)速的精確計(jì)算公式：</p><p>　　N=60*11059200/12N=55296000/N</p><p>　　再將55296000化為二進(jìn)制存入

104、單片機(jī)的內(nèi)存單元。</p><p>　　下面我們將介紹除數(shù)是如何獲得的：</p><p>　　單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量完成，定時(shí)器T0作為內(nèi)部定時(shí)器[7]，外部中斷來(lái)的時(shí)候讀取TH0，TL0，并同時(shí)清零TH0、TL0，使定時(shí)器再次循環(huán)計(jì)內(nèi)部脈沖。此外，對(duì)于低速情況下，我們還要設(shè)定一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器VTT，當(dāng)外部中斷還沒(méi)來(lái)而內(nèi)部定時(shí)器已經(jīng)溢出，產(chǎn)生定時(shí)器0中斷時(shí)，增加VTT，作為三字節(jié)中的高字節(jié)。三字節(jié)

105、組成除數(shù)，上面的常數(shù)為四字節(jié)，所以計(jì)算程序?qū)嶋H上就是調(diào)用一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)商為兩字節(jié)的程序。</p><p>　　為數(shù)碼管能夠顯示出來(lái)，需將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，在將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼后，才能調(diào)用查表程序，最后送顯示。</p><p><b>　　4.2 子程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.2.1 單片機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算程序</p&

106、gt;<p>　　由于本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能是將霍爾傳感器的信號(hào)送到單片機(jī)的外部中斷口，再對(duì)周期方波進(jìn)行內(nèi)部計(jì)數(shù)，調(diào)用計(jì)算程序把轉(zhuǎn)速測(cè)出來(lái)?？梢哉f(shuō)是核心部分，流程圖如圖所示：</p><p>　　圖4.2 計(jì)算程序流程圖</p><p>　　4.2.2 二-十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序</p><p>　　計(jì)算程序計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制，存到50H、51H單元中

107、以便發(fā)送程序中調(diào)用傳送數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可識(shí)別二進(jìn)制，然而，我們需要在LED上顯示，查表程序需要拆分的BCD碼，所以二進(jìn)制必須先轉(zhuǎn)換成BCD后才能拆分。這里介紹將（R2R3）中的16位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為壓縮BCD碼十進(jìn)制整數(shù)送R4、R5、R6。</p><p>　　圖4.3 除法程序流程圖</p><p>　　4.2.3 顯示程序</p><p>　　單片機(jī)顯示部分可

108、以用來(lái)顯示計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)的。在程序設(shè)計(jì)中，在AT89C51RAM存貯器中的四個(gè)顯示緩沖器單元30H－34H，分別存放著由計(jì)算出來(lái)的轉(zhuǎn)速的BCD碼進(jìn)行拆分后的非壓縮BCD碼數(shù)據(jù)，AT89C51的P1口掃描輸出總是只有一位為低電平、其它位為高電平，AT89C51的P0口相應(yīng)位的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使該位顯示出一個(gè)字符，其它們?yōu)榘?，依次地改變P1口輸出為低高的位，P0口輸出對(duì)應(yīng)的段數(shù)據(jù)，4位LED顯示器就顯示出由緩沖器中顯示數(shù)據(jù)所確定的字符。顯

109、示部分程序分為兩部分：十進(jìn)制BCD轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD碼；查表程序顯示數(shù)據(jù)。雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖如圖4.4所示。</p><p>　　圖 4.4 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖</p><p>　　顯示程序流程圖如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5 顯示程序流程圖</p><p>　　5 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速分析</p>&

110、lt;p><b>　　5.1 測(cè)速范圍</b></p><p>　　軟件設(shè)計(jì)中，采用的閘門(mén)時(shí)間是1 s，T0的最大計(jì)數(shù)值是65536，因此，最大的計(jì)數(shù)量應(yīng)該是在ls內(nèi)不超過(guò)65535，這樣，即可算出最高計(jì)數(shù)頻率L。</p><p>　　設(shè)計(jì)數(shù)頻率為f，其周期為l/f，計(jì)到65535個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，所用時(shí)間為：</p><p>　　T=65535

111、*1/f</p><p>　　(1)按上述要求：當(dāng)T=1 s時(shí)，為極大值</p><p>　　即 L=65535*l/f</p><p>　　所以 f=65535(HZ)</p><p>　　(2)本設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)時(shí)，設(shè)采用了12點(diǎn)的碼盤(pán)，即軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生l 2

112、個(gè)脈沖，</p><p>　　因此，軸實(shí)際輸出頻率為：</p><p>　　f=65535/12=5460(Hz)，</p><p><b>　　折算到轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　n=f*60=327600(r/min)</p><p>　　(3)用這種方法可以測(cè)量的轉(zhuǎn)速是很高的。如果這樣